三菱は宇宙空間の空洞環境で衛星アンテナを3Dプリントできる技術を開発した。

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-5-18 15:50 に最後に編集されました

三菱電機は2022年5月18日、宇宙空間の真空環境でも感光性樹脂と太陽紫外線を使った3Dプリントで衛星アンテナなどを製造できる軌道上3Dプリント技術を開発したと発表した。

△衛星アンテナの軌道上製造と宇宙展開（左から）。画像はsatnewsより
アンタークティック・ベアは、この新技術では、真空状態でも十分な安定性を維持できるカスタマイズされた配合の新開発の液体樹脂が使用されていることを知りました。同時に、この樹脂は、太陽の紫外線を使った光重合という低電力プロセスを使用して宇宙で構造物を製造するのにも使用できます。

この技術は、小型で安価な宇宙船に高利得アンテナ反射鏡などの大型構造物を装備するという課題に対処するために特別に開発されました。軌道上での製造中に、打ち上げロケットのフェアリングよりもはるかに大きな 3D プリントアンテナ構造を作成することも可能です。

技術的背景<br /> この高度な技術の出現により、将来的には軌道上の宇宙船の構造が従来の設計よりも軽量かつ薄型になる可能性があります。従来の宇宙船は、打ち上げと軌道によってもたらされる設計圧力を考慮する必要がありました。この技術により、衛星の総重量と打ち上げコストを削減できます。

宇宙船のアンテナ設計は、高利得、広帯域幅、軽量という相反する要件があるため困難です。高ゲインと広帯域幅には必然的に大きな開口部が必要ですが、経済的な軌道展開には、打ち上げロケットまたは衛星展開構造内に収まるか折りたためるほど軽量で小型の設計が必要になることがよくあります。

三菱電機の樹脂ベースの軌道上製造に基づく革新的なアプローチにより、高利得、広帯域、大口径アンテナを効果的に実現します。

△3Dプリンターの概略図（左）と写真（右）。画像はsatnewsより
真空用に配合されたカスタム UV 硬化樹脂を樹脂ベースで低電力のフリーフォーム (補助サポート構造なし) で押し出すことができる 3D プリンターを開発することで、宇宙での 3D プリントが可能になりました。

技術的特徴
1) 真空中でアンテナを自由形状に製造するための 3D プリンター。
— アンテナのサイズは、打ち上げロケットのフェアリングのサイズや衛星バスのサイズによって制限されません。
— 軌道上製造では、従来のアンテナ反射器のかさばる設計要件（打ち上げプロセス中に発生する振動や衝撃に耐えるアンテナ構造など）が不要になるため、アンテナ反射器の重量と厚さが軽減され、衛星の重量と打ち上げコストがさらに削減されます。
– 3Uキューブサット（100 x 100 x 300 mm）の超小型衛星を想定し、Kuバンド（13.5 GHz）で23.5 dBのゲインを持つ直径165 mmのアンテナ反射鏡を製造します。

2) 2022年5月18日現在、同社は世界初を主張している（三菱商事調べ）。一般的な市販の感光性樹脂は分子量が低く蒸気圧が高いため、真空用途には適していません。これらの樹脂は沸騰が早すぎて重合が困難です。新たに開発されたUV硬化樹脂は、高分子量・低蒸気圧オリゴマー基材に、不揮発性ポリフェニレンエーテルをベースとした真空安定性可塑剤を混合し、真空押し出しに適した粘度を実現しました。
— ほとんどの阻害剤は、早期重合を防ぐための共因子として大気中の酸素を必要とし、真空中では機能しないため、新しい樹脂配合では、酸素の存在に依存せず、揮発性がほぼゼロの阻害剤を使用しています。
— 紫外線にさらされると、樹脂は架橋により重合し、少なくとも 400°C の耐熱性を持つ固体を形成し、軌道上設計の最高温度要件を満たします。
— 重合と硬化に太陽光を利用するため、別途 UV 光源が不要になり、低電力での製造が可能になります。

今後の展望<br /> 三菱電機の樹脂ベースの3Dプリント技術により、小型衛星でも大型衛星と同等の機能を実現し、打ち上げコストを削減できます。また、衛星技術は、通信や地球観測（EO）などの用途でこれまで以上に広く利用されるようになるでしょう。今後、より多くの個人や組織が衛星画像や観測データの利用ニーズに応えられるようになるでしょう。

三菱は宇宙空間の空洞環境で衛星アンテナを3Dプリントできる技術を開発した。

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